[发明专利]一种计算合金化元素在镍基单晶高温合金双相界面附近层浓度的方法

权利要求书

1.一种计算合金化元素在镍基单晶高温合金双相界面附近层浓度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：采用(002)γ||(001)γ'共格界面取向堆积而成γ/γ'界面体系模型确定合金化元素在γ/γ'界面附近每一原子层的占位概率；

第二步：提出合金化元素所在层层能量的计算模型；

第三步：计算合金化元素在γ/γ'界面体系置换前后的层置换能；

第四步：计算合金化元素在某一原子层的层浓度，评价合金化元素γ/γ'的分配行为。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一步，所述合金化元素在γ/γ'界面附近每一原子层的占位概率包括两个方面：

1)合金化原子置换在纯净γ/γ'界面的占位概率：

在γ'相中，Al、Ni共存层，fc、cp的占位概率各为1/2；只含Ni层时，只有fc占位，概率为1；

在界面处为只含Ni层，fc占位概率为1；

在γ相中，靠近共格面的最近邻Ni原子层，由于不对称效应认为该层含fc、cp两种占位，占位概率各为1/2；其余γ相中的Ni原子层，只有fc占位，概率为1；

2)合金化元素置换在含掺杂元素的γ/γ'界面的占位概率：

合金化元素置换在含掺杂元素的界面体系时，考虑合金化元素的fc、cp两种占位以及合金化元素与掺杂元素距离。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二步，所述的层能量是上层能与下层能的平均值，其中所述上层能包含层内原子总能t与其上层原子相互作用能uI，所述下层能包含层内原子总能t与其上层原子相互作用能dI。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二步，计算合金化元素X置换在纯净γ/γ'界面体系后的层能量，将γ/γ'界面体系分为两个包含合金化原子所在层的非完整体系和和两个不包含合金化原子所在层的非完整体系E^u和E^d，则上层能下层能以及层能的计算公式如下：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三步，所述合金化元素在γ/γ'界面体系置换前后的层置换能包括两个方面：

1)合金化元素X置换在纯净γ/γ'界面体系前后层置换ΔE：

其中：μ_Ni(Al)为Ni元素或Al元素的化学势；E^t+I为X置换前纯净界面体系该层的层能量；为X原子置换后所在层的层能；n为一层中所包含的原子数；

2)合金化元素X置换在含掺杂元素的γ/γ'界面前后层置换能ΔE：

为X原子置换在含Y掺杂元素界面体系后所在层的层能，为X原子置换在含Y掺杂元素界面体系前该层的层能。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第四步，合金化原子X在体系l层的层浓度为：

其中，为在l层中j种的占位的概率；ΔE为X在该层的层置换形成能；k为玻尔兹曼常数，数值为1.3806488×10^-23J/K；T为计算所用的温度,单位为K。